PL203589B1 - Sposób termodestrukcji odpadowych poliolefin - Google Patents

Description

Opis wynalazku Przedmiotem wynalazku jest sposób termodestrukcji odpadowych poliolefin, b ed acy jedn a z form przetwarzania na drodze chemicznego recyklingu odpadów z wybranych tworzyw sztucznych. Stosowane obecnie metody degradacji odpadowych tworzyw sztucznych zwi azane s a z proce- sami spalania, regeneracji z wykorzystaniem termoplastycznych w lasciwo sci odpadów tworzywowych oraz z termicznym rozk ladem. Metoda termicznego, kontrolowanego rozk ladu tworzyw sztucznych do zwi azków o mniejszej i okre slonej masie cz asteczkowej, obejmuj aca recykling chemiczny, jest obok spalania najbardziej rozpowszechnionym sposobem degradacji odpadów. Znany jest przyk ladowo z polskiego opisu patentowego nr PL-178 639 sposób przetwarzania starych i odpadowych tworzyw sztucznych, polegaj acy na depolimeryzacji materia lów wsadowych do fazy przepompowalnej i lotnej. W procesie tym, po przeprowadzonej depolimeryzacji, faz e lotn a roz- dziela si e na faz e gazow a i kondensat, który poddaje si e standardowej rafinacji, natomiast faz e pom- powaln a, po oddzieleniu fazy lotnej poddaje si e uwodornieniu, zgazowaniu niskotemperaturowemu lub kombinacji tych procesów. Opisany sposób depolimeryzacji jest procesem katalitycznym, przebiegaj a- cym w warunkach burzliwego przep lywu, w obecno sci gazu oboj etnego, z dodatkiem rozpuszczalni- ków odpadowych, zu zytych olejów lub frakcji z rafinacji ropy naftowej. Wariantowy sposób przetwarzania odpadowych tworzyw sztucznych, polegaj acy na krakingu termicznym lub katalitycznym w obecno sci katalizatora z grupy glinokrzemianów, znany jest z polskie- go opisu patentowego nr PL191 650 (P-336 773). Otrzymane w procesie krakingu produkty gazowe i ciek le, bezpo srednio po pirolizie, kieruje si e do wyparki, gdzie nast epuje zmieszanie ich z wodorem, a nast epnie kieruje si e mieszanin e parowo-gazow a bezpo srednio do reaktora. W reaktorze tym na- st epuje uwodornienie zwi azków olefinowych zawartych w mieszaninie wodorowo - w eglowodorowej, do czego stosuje si e typowe katalizatory uwodornienia: pallad lub platyna na no snikach sta lych wol- framowo - niklowe i molibdenowo - niklowe na no snikach sta lych. Znany jest równie z z polskiego opisu patentowego P-339 821 sposób wytwarzania w eglowodo- rów alifatycznych z mieszaniny odpadowych tworzyw sztucznych, polegaj acy na termicznym rozk la- dzie materia lu wsadowego. Mieszanin e odpadowych termoplastycznych tworzyw sztucznych, po wy- dzieleniu frakcji nieton acej w wodzie i po ewentualnym wst epnym oczyszczeniu, ogrzewa si e do tem- peratury 320 - 450°C pod ci snieniem 0,008 - 3,5 MPa, a nast epnie prowadzi si e destylacj e, a uzyska- ny produkt rozdziela si e i oczyszcza. Sposób ci ag lego przetwarzania odpadów z tworzyw sztucznych, zw laszcza poliolefinowych, znany z polskiego opisu patentowego P-352 341, polega na tym, ze proces termokatalitycznej de- strukcji prowadzi si e w sposób ci ag ly, a uplastyczniony wsad formuje si e w wymienniku w posta c jed- norodnego s lupa rdzeniowego, opadaj acego grawitacyjnie, który od do lu up lynnia si e i dozuje do reak- tora (stabilizatora). Inny wariant termokatalitycznego procesu destrukcji odpadowych tworzyw sztucznych znany jest z polskiego opisu patentowego nr. PL-191 341 (P-337 413), polega na tym, ze proces termode- gradacji odpadów poliolefinowych prowadzi si e w temperaturze 250 - 450°C w obecno sci katalizatora z grupy glinokrzemianów, z rozdzieleniem otrzymanych produktów na drodze frakcjonowanej konden- sacji i zawróceniem do procesu gazowych produktów ubocznych stanowi acych zród lo ciep la. Wpro- wadzony do reaktora wsad w postaci sta lej lub ciek lej, miesza si e z olejem technologicznym w stosun- ku wagowym od 100 do - 1 : 1, za s katalizator podaje si e do reaktora w postaci zawiesiny w oleju technologicznym w ilo sci od 0,1 do 5% masowych w stosunku do ilo sci tworzywa. Z kolei wsad w for- mie zawiesiny zmielonych lub zgranulowanych odpadów stanowi od 1 do 20% masowych w stosunku do oleju technologicznego. Sposób termodestrukcji odpadowych tworzyw sztucznych opisano w wylo zeniu opisu wynalaz- ku nr WO 95/03375. Polega on na stopieniu tworzyw sztucznych przed wprowadzeniem ich do reakto- ra, gdzie nast epuje degradacja w temperaturze 400-550°C. Proponuje si e powtórne wprowadzanie do reaktora frakcji niskowrz acej wydzielonej przez destylacj e z produktów rozk ladu. Znane sposoby termicznego rozk ladu odpadowych tworzyw sztucznych s a procesami ma lo sta- bilnymi, z ró zn a niekontrolowan a dynamik a przemiany. Wyd lu zony czas procesu zwi azany z koniecz- no scia osi agni ecia odpowiedniej temperatury w reaktorze i nierównomierny stopie n kontaktu masy reakcyjnej z elementami grzejnymi, prowadzi do efektu koksowania cz esci wsadu, a w nast epstwie do zatykania i zarastania przestrzeni wylotowych reaktora. Konsekwencj a jest obni zenie wydajno sci pro- cesu i niezwykle uciazliwe czyszczenie aparatury od koksiku poreakcyjnego przed ka zdym nowymPL 203 589 B1 3 cyklem produkcyjnym. W rozwi azaniach z olejem technologicznym wprowadza si e do procesu zwi azki siarki, wybitnie pogarszaj ace parametry jako sciowe produktu, stanowi acego surowe frakcje paliwowe. Sposób wed lug wynalazku polega na tym, ze do topielnika podaje si e frakcjonowan a faz e pore- akcyjn a z procesu, w ilo sci nie mniejszej ni z 20% masowych korzystnie 30-60%. Temperatura frakcjo- nowanej fazy poreakcyjnej z procesu jest wy zsza od temperatury otoczenia, korzystnie powy zej 100°C. W reaktorze stosuje si e podci snienie nie mniejsze ni z 120 mmHg. Sposób termodestrukcji odpadowych poliolefin, wed lug wynalazku, ró zni si e znacznie od zna- nych rozwi aza n. Zastosowanie wprowadzanej do topielnika frakcjonowanej fazy poreakcyjnej z proce- su, pozwala na uzyskanie najkorzystniejszych warunków homogenizacji wsadu do procesu termicznej destrukcji. Podstawow a zalet a takiej homogenizacji polimerów jest zwi ekszenie ich podatno sci na przyspieszon a termodestrukcj e, wydatnie skracaj ac czas reakcji, bez wprowadzania do surowca oleju technologicznego zawieraj acego zwi azki siarki. Regulacja podci snienia w uk ladzie, przy tendencji do obni zania ci snienia w reaktorze, umo zliwia modyfikowanie podstawowych w la sciwo sci produktów termicznego rozk ladu, takich jak: srednia masa cz asteczkowa, temperatura krzepni ecia oraz wzrost najbardziej pozadanej frakcji typu oleju nap edowego w produktach ko ncowych. Sposób endotermicz- nej termodestrucji odpadowych poliolefin jest procesem energooszcz ednym, racjonalnie wykorzystu- jacym energi e dzi eki mo zliwo sci oszacowania obci aze n cieplnych na poszczególnych etapach proce- su. Obni zenie temperatury rozk ladu termicznego i skrócenie czasu reakcji dodatkowo redukuje ilo sc ciep la niezb ednego do przebiegu procesu, a co najwa zniejsze eliminuje w znacznym stopniu niebez- piecze nstwo koksowania masy reakcyjnej, zwi ekszaj ac tym samym wydajno sc procesu poprzez zwie- lokrotnienie ilo sci cykli bez przerw technologicznych, wymuszonych oczyszczaniem reaktora z osa- dzonego w nim koksiku poreakcyjnego. P r z y k l a d: Recyrkulat tworzyw sztucznych w formie sieczki wprowadza si e do topielnika, gdzie homogeni- zowany jest z frakcjonowan a faz a poreakcyjn a z procesu w ilo sci 40% masowych. Frakcjonowana faza poreakcyjna otrzymywana jest przez rozdestylowanie produktu rozk ladu i do procesu zawracana jest frakcja wrz aca powy zej 350°C. Temperatura wprowadzanej do topielnika frakcjonowanej fazy poreakcyjnej wynosi 150°C. Proces pirolizy wsadu prowadzony jest wst epnie w topielniku, w tempera- turze 350°C, a nast epnie w reaktorze przy podci snieniu rz edu 120 mmHg i temperaturze 410°C przy obci azeniach cieplnych, odpowiednio w topielniku rz edu 1,3 J/g i w reaktorze 0,7 J/g. Oszacowanie obci aze n cieplnych zosta lo dokonane na podstawie bada n termicznych DSC i STA. Podane w przy- k ladzie warto sci uwzgl edniaj a efekty energetyczne procesu termicznego rozk ladu, a tak ze ciep lo ko- nieczne do stopienia i ogrzania mieszaniny reakcyjnej do temperatury rozk ladu i powi ekszone s a o odpowiedni a rezerw e wynikaj ac a z warunków procesowych. PL

Claims (3)

1. Zastrze zenia patentowe 1. Sposób termodestrukcji odpadowych poliolefin, polegaj acy na stopieniu utworzonego z nich recyrkulatu w formie sieczki, granul lub aglomeratów i poddaniu otrzymanej fazy procesowi pirolizy realizowanej w topielniku i nast epnie w reaktorze i/lub w obecno sci oleju technologicznego i z udzia- lem lub bez katalizatora, przy czym w topielniku prowadzi si e proces do temperatury nie wy zszej ni z 400°C, w obecno sci frakcjonowanej fazy poreakcyjnej, a utworzon a w ten sposób faz e ciek la podaje sie do reaktora, znamienny tym, ze do topielnika podaje si e frakcjonowan a faz e poreakcyjn a z pro- cesu, w ilo sci nie mniejszej ni z 20% masowych korzystnie 30-60%.
2. 2. Sposób wed lug zastrz. 1, znamienny tym, ze temperatura frakcjonowanej fazy poreakcyjnej z procesu jest wy zsza od temperatury otoczenia, korzystnie powy zej 100°C.
3. 3. Sposób wed lug zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, ze w reaktorze stosuje si e podcisnienie nie mniejsze ni z 120 mmHg.PL 203 589 B1 4 Departament Wydawnictw UP RP Cena 2,00 z l. PL